樁西油田海堤隱患治理防護加固技術(shù)研究

周鵬生

【摘 要】受全球及海洋環(huán)境的不斷變化，海洋對海堤的影響與破壞也日益劇增，加強對海堤除險加固十分重要。本文通過分析樁西海堤的損壞成因和近年來海洋的氣候環(huán)境，在海堤隱患治理過程中，針對海堤防護薄弱環(huán)節(jié)進行高標準加固，以護底及堤腳加固、消浪防沖、抗?jié)B、排水為主要指導方向進行建設(shè)工程技術(shù)管理，指導油田同類海堤排除安全隱患提供參考。

【關(guān)鍵詞】灘海海堤；隱患治理；防護；加固

1、基本情況

勝利油田淺灘海海域地處渤海灣南部，海底地貌主要為海、陸相交替沉積的濱海水下三角洲，整體地勢較平緩，局部起伏較大，為沖淤積形成的海底沖溝和海底小土島，地質(zhì)條件由淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土及砂土構(gòu)成；8級及以上大風天氣主要集中在秋冬季節(jié)，以偏北風、東北風對潮水波浪影響最大；潮位屬于不規(guī)則半日潮，平均潮差0.89m，最大潮差2.32m，在持續(xù)大風天氣下，在淺水區(qū)極易形成潮水重疊，造成潮位居高不下，造成強烈的風暴潮災害。

勝利油田淺灘海海堤自上世紀七八十年代陸續(xù)建成，是一道保護灘海地區(qū)油井安全和人民生命財產(chǎn)安全的重要屏障。自1994年以來，黃河來水來沙量急劇減小，海岸沖淤和堤前灘地蝕退平衡被打破（勝利油田海岸的沖淤平衡點為年入海泥沙量3億噸，小于該入海泥沙量則引起海岸沖刷），蝕退速度大于海岸沖積速度，導致海堤堤前水深持續(xù)增加，海洋波浪作用加劇，原來的建設(shè)標準，已達不到應對當前水深防護的要求。

2、海堤存在的主要安全隱患問題

2.1原海堤建設(shè)標準偏低，不能夠滿足當前防護要求

海堤的設(shè)計標準直接關(guān)系到海堤的安全和投資。樁西海堤在建設(shè)初期灘地高程比較高，海堤原建設(shè)頂高程和護面塊體厚度均能滿足規(guī)范要求，海堤無越浪。但是目前堤前海底高程大大加深（加深3-5m），海堤頂高程及護面厚度均不能滿足當前水深要求，同時也沒有應對當前水深條件的護底結(jié)構(gòu)，加上堤后無任何排水設(shè)施且為土坡，風暴潮發(fā)生時將會出現(xiàn)大量越浪，越浪水流沖刷海堤背坡土體，勢必造成背坡土體大量流失，堤頂路面將從背坡開始塌陷，逐漸擴展至前沿，最終形成海堤決口，危及海堤安全。

2.2堤腳消浪塊體流失，護底結(jié)構(gòu)不足

自建設(shè)初期開始，扭工字塊沒有隨著水深的增加而增加，加上沒有任何護底措施。在海底灘地蝕退，高程持續(xù)下降結(jié)合風暴潮的情況下，堤腳拋石大量流失，扭工字塊也隨之流失，消浪能力大為降低，致使作用在戧臺及以上護坡的波浪力增大，進一步加劇反壓平臺及以上護坡的破壞。由于目前海堤的整體穩(wěn)定安全系數(shù)沒有富余量，拋石流失將致使海堤懸空高度加大，整體穩(wěn)定安全系數(shù)減小，從而極易出現(xiàn)滑坡事故。

2.3反壓平臺損壞嚴重，護坡內(nèi)土方流失

海堤原反壓平臺主要為砌石結(jié)構(gòu)，它是護坡及堤內(nèi)原土的重要防護體，隨著反壓平臺砌石的松動、脫落造成大量海水通過護坡底部掏蝕護坡內(nèi)部土方，造成海堤護坡空洞、塌陷。護坡內(nèi)部反濾結(jié)構(gòu)的缺失也進一步導致了護坡內(nèi)原土直接裸露在海浪沖刷下流失，嚴重部位直接導致海堤路面下土方被掏蝕殆盡、堤頂路面塌陷，危及海堤整體安全。

2.4海堤堤頂及背側(cè)排水系統(tǒng)缺失

海堤堤頂主要為瀝青路面，背側(cè)主要為土體結(jié)構(gòu)，每50米設(shè)排水溝，但隨著海堤越浪的增加及降水影響，在風暴潮天氣下，大量海水越過海堤沖刷背側(cè)土方，導致海堤背側(cè)土體流失嚴重，堤頂路面因沒有土體保護導致道路基層和面層局部損壞。

3、海堤除險加固技術(shù)

海堤的主要加固依據(jù)為當前海底高程、水深和風暴潮重現(xiàn)期（當前主要為二級堤防結(jié)構(gòu)，設(shè)計潮位重現(xiàn)期50年）。主要加固技術(shù)措施為增加護底結(jié)構(gòu)、增加堤腳消浪塊體防護、防沖反濾結(jié)構(gòu)護坡、增加弧形擋浪墻、設(shè)置排水系統(tǒng)。

3.1增加護底結(jié)構(gòu)

堤前增加護底壓載結(jié)構(gòu)能有效保護海底土石，有效抵抗堤前海水紊流對灘地的沖刷力，減少因灘地蝕退而造成的海底高程下降。根據(jù)海域情況，具有滿足大型作業(yè)船舶施工的作業(yè)面和水深的，以混凝土聯(lián)鎖排護底上部壓設(shè)合金籠網(wǎng)兜裝石護底結(jié)構(gòu)、管樁插打并補充大塊石護底結(jié)構(gòu)為主；淺水區(qū)或作業(yè)面小的海域一般以大塊石護底、水力充填模袋為主要護底結(jié)構(gòu)。

3.2增加堤腳消浪塊體防護

消浪塊體一般采用三級消浪結(jié)構(gòu)，有效減小波浪的爬高，降低堤頂高程，而且能減輕波浪對堤身主體結(jié)構(gòu)的沖擊力。一般在最下部采用扭工體安裝（根據(jù)水深情況可設(shè)置一層7排或一層9排等），保護堤腳拋石的同時作為第一級消浪體，可抵抗高潮位7級風浪的越浪；第二級消浪體一般以四腳空心方塊為主，有效防止高潮位下海浪涌流的沖刷；第三級消浪設(shè)置在反壓平臺下部，壓設(shè)在柵欄板上，有效防止反壓平臺受海浪直接沖刷。

3.3防沖反濾結(jié)構(gòu)護坡

護坡結(jié)構(gòu)是海堤迎浪側(cè)保護海堤的重要結(jié)構(gòu)，主要受風暴潮天氣下海浪的沖擊力破壞，同時護坡滲水破壞也容易導致堤內(nèi)土體流失。因此，在護坡混凝土面層內(nèi)部設(shè)置反濾結(jié)構(gòu)（以中砂一層、土工布一層、碎石一層組成），保證護坡積水能夠有效排除的同時保護土體流失。面層一般采用預制板、柵欄板進行防護，護面塊體厚度根據(jù)水深條件和波浪要素進行計算得來，護面塊體主要作用是消除或減弱海浪沖擊力，保護海堤護坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.4堤頂增加重力式擋浪墻

在堤頂支設(shè)弧形擋浪墻增加海堤的迎浪高程，有效減少海堤越浪。在墻體迎浪側(cè)上設(shè)置弧形或梯形挑浪嘴，能夠有效地將來浪挑回海面，達到減少越浪量的目的，挑浪嘴向外側(cè)伸出一定的寬度，以一定傾角的斜面或反弧與下部直墻聯(lián)結(jié)。擋浪墻結(jié)構(gòu)通過對波浪力、海堤滲水浮托力等進行設(shè)計，同時根據(jù)抗滑穩(wěn)定驗算和抗傾穩(wěn)定驗算校核。

3.5堤頂及海堤背側(cè)排水系統(tǒng)

在海堤堤頂及背浪側(cè)設(shè)置排水溝及泄水槽等排水系統(tǒng)，將大氣降水和越浪海水進行引流至固定位置統(tǒng)一外排，減少水流對堤背土方的沖刷，保護堤頂路面結(jié)構(gòu)。一般沿海堤路面設(shè)置縱向排水溝，匯集堤頂水流；同時每隔相應距離（30-50m）設(shè)置橫向排水溝與總向排水溝連通，將水流引致海堤下游統(tǒng)一排走。排水溝結(jié)構(gòu)通過年降雨量和風暴潮越浪來進行設(shè)計。

4、結(jié)論及建議

今后受全球及海洋環(huán)境的不斷變化，海洋對海堤的影響與破壞也日益劇增，海堤除險加固技術(shù)也應根據(jù)情況進行及時增加防護措施。一是要定期組織對海堤進行檢查，通過問題分析破壞原因制定加固方案，確保措施的有效性和針對性；二是對海堤的加固措施應結(jié)合方案和資金，重點確定設(shè)計標準，標準的制定是指導海堤加固周期性的重要指標；三是這是個長久的、需要不斷深入研究的課題，只有不斷推陳出新、采用新技術(shù)、新工藝，才能夠有效處理工程存在的問題，充分發(fā)揮海堤工程的作用。

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